Ученые превратили бетонные плиты… в сверхмощные аккумуляторы
Бетон — это основа нашей цивилизации. Но пока мы ходим по бетонным плитам и живем в бетонных стенах, строительный материал, которому 8500 лет, превращается… в сверхмощные аккумуляторы. Исследователи из MIT научили куски бетона запасать в себе электричество. Похоже, что тихо и незаметно началась новая энергетическая революция.
Бетон — один из самых древних стройматериалов. Первые его аналоги археологи датируют 6500 годом до н.э. Но настоящими виртуозами в работе с бетоном были древние римляне. Их секретные рецепты позволяли создавать невероятно прочные конструкции, например, Пантеон, который до сих пор поражает воображение и не требует дополнительных опор. Поэтому веками главным достоинством бетона считалась его долговечность. Но в XXI веке ученые решили, что этого уже мало.
Так наступила эра бетона «умного». На наших глазах появился бетон с функцией самовосстановления, способный «залечивать» трещины. Был создан бетон-поглотитель углерода, помогающий бороться с парниковым эффектом. Разработаны составы, которые могут повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Но, пожалуй, самый радикальный прорыв совершили исследователи из MIT (Массачусетского технологического института), создав бетон, способный работать как аккумулятор.
К слову, это далеко не первая попытка наделить бетон электрическими свойствами. Например, в 2023 году в японском парке Одори в Саппоро, где ежегодно выпадает почти 5 метров снега, были установлены самонагревающиеся бетонные плиты. Однако команда из MIT пошла значительно дальше.

Плиты демонстрируют, как токопроводящий бетон может растапливать снег и лед, повышая безопасность пешеходов и водителей
В новом исследовании, подробно описанном в журнале PNAS, ученые представили миру «углеродный бетон с электронной проводимостью» или сокращенно ec3. Его рецепт — это умная смесь цемента, воды и специально подобранных добавок. В перечень входят электролиты и ультрадисперсный технический углерод. Смешавшись, вышеназванные компоненты образуют плотную проводящую наносеть внутри материала, которая и позволяет супербетону накапливать энергию.
Ключом к успеху стало не просто смешивание ингредиентов, а глубокое понимание наноразмерной структуры материала. Ученые использовали 3D-визуализацию, чтобы изучить его состав, и одновременно экспериментировали с электролитами. Оказалось, что лучшие результаты достигаются, когда в воду для замеса добавляются органические электролиты — соли четвертичного аммония с ацетонитрилом. Этот шаг позволил создавать более толстые электроды, способные накапливать значительно больше энергии.
— объяснил смысл инновации Адмир Масич, руководитель исследования.
По оценкам команды, блок бетона ec3 размером с обычный домашний холодильник сможет запасать до 2 киловатт-часов энергии. Этого достаточно, например, чтобы питать энергоэффективные светодиодные лампы в квартире в течение нескольких часов.

Мини-арка из нанобетона питает светодиодную лампу
Чтобы продемонстрировать симбиоз прочности и функциональности, исследователи построили миниатюрную бетонную арку. Это была отсылка к архитектурным шедеврам Древнего Рима. Небольшая конструкция работала при напряжении 9 вольт, успешно выдерживала собственный вес и при этом питала светодиодную лампу.
Но самое интересное произошло, когда арку начали нагружать. Свет лампы начал мигать. Это не было неисправностью — это был диагностический сигнал.
— Масич.
Однако самое многообещающее применение бетона-аккумулятора — это решение одной из главных проблем современной энергетики: хранения зеленой энергии. Солнечные панели и ветряки производят электричество неравномерно: днем и в ветреную погоду его избыток, а ночью и в штиль — дефицит.
Чтобы зеленая энергия была стабильной, ее нужно запасать. Где? Бетонные фундаменты зданий, стены, дорожное покрытие — все это потенциально может стать частью гигантской распределенной системы хранения энергии, решая проблему нехватки мощностей.
— Масич.

Древнеримский бетон обладал способностью к самовосстановлению. Это древнее ноу-хау было разгадано только в 2023 году
Остается лишь вопрос: готовы ли мы жить в мире, где стены наших домов не просто защищают нас от непогоды, но и дышат энергией, следят за своей целостностью и вообще имеют интеллект. Если да, это произойдет довольно скоро, революционный фундамент уже заложен, осталось построить сверху стены и положить крышу...
От римских акведуков к нанотехнологиям
Бетон — один из самых древних стройматериалов. Первые его аналоги археологи датируют 6500 годом до н.э. Но настоящими виртуозами в работе с бетоном были древние римляне. Их секретные рецепты позволяли создавать невероятно прочные конструкции, например, Пантеон, который до сих пор поражает воображение и не требует дополнительных опор. Поэтому веками главным достоинством бетона считалась его долговечность. Но в XXI веке ученые решили, что этого уже мало.
Так наступила эра бетона «умного». На наших глазах появился бетон с функцией самовосстановления, способный «залечивать» трещины. Был создан бетон-поглотитель углерода, помогающий бороться с парниковым эффектом. Разработаны составы, которые могут повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Но, пожалуй, самый радикальный прорыв совершили исследователи из MIT (Массачусетского технологического института), создав бетон, способный работать как аккумулятор.
К слову, это далеко не первая попытка наделить бетон электрическими свойствами. Например, в 2023 году в японском парке Одори в Саппоро, где ежегодно выпадает почти 5 метров снега, были установлены самонагревающиеся бетонные плиты. Однако команда из MIT пошла значительно дальше.

Плиты демонстрируют, как токопроводящий бетон может растапливать снег и лед, повышая безопасность пешеходов и водителей
Бетон умнеет еще больше
В новом исследовании, подробно описанном в журнале PNAS, ученые представили миру «углеродный бетон с электронной проводимостью» или сокращенно ec3. Его рецепт — это умная смесь цемента, воды и специально подобранных добавок. В перечень входят электролиты и ультрадисперсный технический углерод. Смешавшись, вышеназванные компоненты образуют плотную проводящую наносеть внутри материала, которая и позволяет супербетону накапливать энергию.
Ключом к успеху стало не просто смешивание ингредиентов, а глубокое понимание наноразмерной структуры материала. Ученые использовали 3D-визуализацию, чтобы изучить его состав, и одновременно экспериментировали с электролитами. Оказалось, что лучшие результаты достигаются, когда в воду для замеса добавляются органические электролиты — соли четвертичного аммония с ацетонитрилом. Этот шаг позволил создавать более толстые электроды, способные накапливать значительно больше энергии.
Бетон сам по себе является самым распространенным строительным материалом в мире, так почему бы не воспользоваться этим преимуществом для получения других выгод?
— объяснил смысл инновации Адмир Масич, руководитель исследования.
По оценкам команды, блок бетона ec3 размером с обычный домашний холодильник сможет запасать до 2 киловатт-часов энергии. Этого достаточно, например, чтобы питать энергоэффективные светодиодные лампы в квартире в течение нескольких часов.

Мини-арка из нанобетона питает светодиодную лампу
Где нам пригодится умный бетон?
Чтобы продемонстрировать симбиоз прочности и функциональности, исследователи построили миниатюрную бетонную арку. Это была отсылка к архитектурным шедеврам Древнего Рима. Небольшая конструкция работала при напряжении 9 вольт, успешно выдерживала собственный вес и при этом питала светодиодную лампу.
Но самое интересное произошло, когда арку начали нагружать. Свет лампы начал мигать. Это не было неисправностью — это был диагностический сигнал.
Возможно, мы сможем использовать это как сигнал о том, когда и в какой степени конструкция подвергается нагрузке, или отслеживать ее общее состояние в режиме реального времени. Таким образом, бетонные мосты и здания в будущем смогут сами «сообщать» о своем состоянии, предупреждая о перегрузках или повреждениях
— Масич.
Однако самое многообещающее применение бетона-аккумулятора — это решение одной из главных проблем современной энергетики: хранения зеленой энергии. Солнечные панели и ветряки производят электричество неравномерно: днем и в ветреную погоду его избыток, а ночью и в штиль — дефицит.
Чтобы зеленая энергия была стабильной, ее нужно запасать. Где? Бетонные фундаменты зданий, стены, дорожное покрытие — все это потенциально может стать частью гигантской распределенной системы хранения энергии, решая проблему нехватки мощностей.
Древние римляне добились больших успехов в строительстве из бетона. …Если мы будем следовать их духу и сочетать материаловедение с архитектурным видением, то сможем оказаться на пороге новой архитектурной революции
— Масич.

Древнеримский бетон обладал способностью к самовосстановлению. Это древнее ноу-хау было разгадано только в 2023 году
Остается лишь вопрос: готовы ли мы жить в мире, где стены наших домов не просто защищают нас от непогоды, но и дышат энергией, следят за своей целостностью и вообще имеют интеллект. Если да, это произойдет довольно скоро, революционный фундамент уже заложен, осталось построить сверху стены и положить крышу...
- Денис Петровский
- popularmechanics.com, mit.edu
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Почти детективная история: в Ленобласти обнаружен самый большой клад серебра за всю историю
Среди находок две уникальные монеты, которых всего четыре в мире, включая, а также языческие вороны Одина… среди православных крестов...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственный интеллект «ненавидит»… белых мужчин: новое исследование еще раз подтвердило западный тренд
Появление нейросетей значительно ухудшило положение одной из групп белого населения в Америке и Европе...
100-летняя страшная история с черепами у древнеегипетских гробниц наконец-то прояснилась
Неожиданно оказалось, что человеческие жертвоприношения 5000 лет назад совершались совсем не так, как описано в древних табличках...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
Главный поджигатель в истории Австралии: почему ученые обвиняют капитана Джеймса Кука в постоянных мегапожарах на Зеленом континенте?
Воскрешение традиции, которую сломали британские колонизаторы, поможет «потушить» Пылающую Австралию...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...